Základná interakcia: Rozdiel medzi revíziami

Pridaných 227 bajtov ,  pred 25 dňami
chýba zhrnutie úprav
Značky: Vizuálny editor prvá úprava redaktora
 
[[Súbor:Particle overview.svg|náhľad|400px|Prehľad rôznych rodín elementárnych a zložených častíc a teórií opisujúcich ich interakcie. Fermióny sú naľavo a bozóny napravo.]]
 
Podľa koncepčného modelu základných interakcií sa hmota skladá z fermiónov, ktoré sú nositeľmi vlastností zvaných náboj a [[Spin (fyzika)|spin]] v hodnote ±{{Frac|1|2}}. Fermióny sa priťahujú alebo odpudzujú navzájom pomocou výmeny bozónov.
 
Interakciu hocijakého páru fermiónov môžeme podľa teórie odchýlok modelovať takto:
{| class="wikitable"
|-
! Interakcia !! Súčasná teória !! Prenášajúca častica !! Relatívna sila<ref>Približne. Pozri [[väzbová konštanta|väzbovú konštantu]] pre presnejšie informácie.<!-- See [[Coupling constant]] for more exact strengths, depending on the particles and energies involved.--></ref> !! LongSprávanie distancena behaviorveľkú vzdialenosť !! Dosah (m)
|-
| [[Silná interakcia hmotných objektov|Silná]] || [[Kvantová chromodynamika]] <br />(QCD) || [[gluón]]y || 10<sup>38</sup> || <math>{1}</math><br /> ([[#Silná interakcia|pozri nižšie]]) || 10<sup>−15</sup>
|}</center>
 
Moderná kvantová mechanika pozerá na základné sily, okrem gravitácie, ako na častice hmoty, ktoré nepôsobia priamo na seba, ale skôr nesú náboj a vymieňajú si virtuálne častice (kalibračné bozóny), ktoré sú nositeľmi interakcií alebo sprostredkovateľmi sily. Napríklad fotóny prenášajú interakciu elektrického náboja a [[Gluón|gluóny]] prenášajú interakciu farebného náboja.
 
==Interakcie==
Gravitácia je vďaka svojmu dosahu zodpovedná za také obrovské javy ako je štruktúra galaxií, čierne diery a rozpínanie vesmíru. Gravitácia vysvetľuje tiež astronomické javy v menších mierkach ako napr. obežné dráhy planét, ako aj každodenné javy ako, že veci padajú.
 
Gravitácia bola prvá matematicky popísaná interakcia. V staroveku Aristoteles predpokladal, že objekty s rozdielnymi hmotnosťami padajú rozdielnou rýchlosťou. Počas vedeckej revolúcie Galileo Galilei experimentálne dokázal, že to tak nie je – trenie spôsobené odporom vzduchu je zanedbateľné, všetky objekty zrýchľujú smerom k zemi rovnakým tempom. Newtonov univerzálny gravitačný zákon (1687) bol dobrým opisom pôsobenia gravitácie. Naše súčasné chápanie gravitácie pochádza z Einsteinovej Všeobecnej teórie relativity z roku 1915 a presnejšiemu popisu gravitácie v rámci geometrie časopriestoru.
 
Spojenie všeobecnej relativity a kvantovej mechaniky do všeobecnejšej teórie kvantovej gravitácie je predmetom aktívneho výskumu. Predpokladá sa, že gravitácia je prenášaná nehmotnou časticou so spinom 2 tzv. gravitónom.
 
Aj keď všeobecná relativita bola experimentálne potvrdená vo všetkých mierkach až na tie najmenšie, tak existujú aj iné teórie gravitácie. Tie, ktoré vedecká komunita berie vážne, sa v nejakom bode zhodujú so všeobecnou relativitou. Výskum sa zameriava na určenie limitov možných odchýlok od všeobecnej relativity.
náboja v elektrónoch. Preto ak položíme dve také nádoby meter od seba, elektróny v jednej nádobe odpudzujú tie v druhej nádobe silou
<math> {1 \over 4\pi\varepsilon_0}\frac{(2.1 \times 10^{8} C)^2}{(1 m)^2} = 4.1 \times 10^{26} N</math>
Jadrá v jednej nádobe odpudzujú tie v druhej nádobe rovnakou silou. Napriek tomu, tieto odpudivé sily sa navzájom vyrušia príťažlivosťou medzi elektrónmi v nádobe A a jadrami v nádobe B a príťažlivosťou medzi jadrami v nádobe A a elektrónmi v nádobe B, čoho výsledkom je nulové silové pôsobenie. Záver je jasný: elektromagnetické sily sú neporovnateľne silnejšie ako gravitácia, ale majú tendenciu vyrušiť sa navzájom tak dokonale, že gravitácia môže v prípade veľkých telies dominovať.
 
Elektrické a magnetické javy pozorovali od staroveku, ale iba v 19. storočí sme zistili, že elektrina a magnetizmus sú dva prejavy jednej základnej interakcie. Maxwellove rovnice v roku 1864 dôsledne popísali túto zjednotenú interakciu. Maxwellova teória, s použitím vektorov, je klasickou teóriou elektromagnetizmu a je vhodná na väčšinu technologických účelov.
 
Konštantná rýchlosť svetla vo vákuu sa dá odvodiť z [[Maxwellove rovnice|Maxwellových rovníc]], ktoré nie sú v rozpore so špeciálnou relativitou.
 
V inej práci vzniknutej z klasického elektromagnetizmu, Einstein tiež vysvetlil fotoelektrický jav pomocou predpokladu, že svetlo je prenášané v kvantách, ktoré teraz nazývame [[Fotón|fotóny]].
V 1927 [[Paul Dirac]] skombinoval [[Kvantová mechanika|kvantovú mechaniku]] s relativistickou teóriu elektromagnetizmu.
Ďalšími prácami v 40tych40. rokoch 19. storočia [[Richard Feynman]], [[Freeman Dyson]], Julia[[Julian Schwinger]] a Sin-Itiro[[Šiničiró Tomonaga]] skompletizovali túto teóriu, ktorú teraz nazývame [[kvantová elektrodynamika]], revidovaná teória elektromagnetizmu. Kvantová mechanika a kvantová elektrodynamika poskytuje teoretický základ pre elektromagnetické správanie ako kvantové tunelovanie, v ktorom sa určité percento elektricky nabitých častíc pohybuje spôsobom, ktorý by bol v klasickej elektromagnetickej teórii nebol možný a ktorý je potrebný pre každodenne používané elektronické zariadenia ako napr. tranzistory.
 
====Slabá interakcia====
{{Hlavný článok|Slabá interakcia hmotných objektov}}
 
[[Slabá interakcia]] alebo aj slabá jadrová sila je zodpovedná za niektoré jadrové javy ako napr. beta rozklad. Elektromagnetizmus a slabú silu v súčasnosti považujeme za dva prejavy zjednotenej elektroslabej interakcie – tento objav bol prvým krokom k zjednocujúcej teórii známej ako štandardný model. V teórii elektroslabej interakcie sú nositeľmi slabej sily hmotné kalibračné bozóny W a Z. Slabá interakcia je jediná známa interakcie, ktorá nezachováva paritu, je stranovo asymetrická. Slabá interakcia porušuje CP symetriu, ale zachováva CPT symetriu.
 
===Silná interakcia===
Murray Gell-Mann a Harald Fritsch v roku 1971 potvrdili, že farebné kalibračné pole predstavené Hanom a Nambu bola správna teória interakcií kvarkov so zlomkovým nábojom na krátke vzdialenosti. O trochu neskôr David Gross, Frank Wilczek a David Politzer objavili, že táto teória vykazuje vlastnosti asymptotickej slobody, na základe čoho to mohli experimentálne dokázať. Nakoniec prišli k záveru, že QCD je úplná teória silnej interakcie, správna vo všetkých mierkach vzdialeností. Vďaka objavu asymptotickej slobody väčšina fyzikov prijala QCD, pretože objasnila, že vlastnosti silnej interakcie aj pri dlhých vzdialenostiach súhlasia s experimentami, ak trvalo vymedzia kvarky.
 
Za predpokladu vymedzenia kvarkov Nukhail Shifman, Arkady Vainshtein a Valentine Zharkov boli schopní vypočítať vlastnosti mnohých nízkopoložených hadrónov priamo z QCD a iba s málo extra parametrami popísali vákuum. Kenneth G. Wilson v roku 1980 publikoval počítačové výpočty založené na prvých princípoch QCD, potvrdzujúce s pravdepodobnosotupravdepodobnosťou hraničiacou s istotou, že QCD obsahuje kvarky. Odvtedy sa QCD pokladá za potvrdenú teóriu silnej interakcie.
 
QCD je teória kvarkov so zlomkovým nábojom interagujúcich pomocou 8 častíc podobných fotónom nazývaných gluóny. Gluóny interagujú aj medzi sebou, nie len s kvarkami, a na dlhé vzdialenosti sa siločiary správajú ako struny. Týmto spôsobom matematická teória QCD vysvetľuje nielen ako kvarky interagujú na krátke vzdialenosti, ale aj správanie podobné strunám, ktoré vykazujú na väčšie vzdialenosti a ktoré objavili Chew a Frautschi.
Existuje mnoho teoretických pokusov o systematizáciu existujúcich štyroch základných interakcií na základe modelu zjednotenia elektroslabej sily.
 
VeľkéVeľká zjednocujúceteória teóriezjednotenia (GUT – Grand Unified Theory) je návrhynávrh na preukázanie, že všetky základné interakcie, okrem gravitácie, vznikli z jednej sily so symetriou, ktorá sa rozpadá pri nízkych energiách. GUT predpokladajúpredpokladá vzťahy medzi prírodnými konštantami, ktoré sa nezhodujú so štandardným modelom. GUT tieťtiež predpokladá zjednotenie kalibračného zdvojenia pre relatívne sily elektromagnetickej, slabej a silnej interakcie, potvrdenej v LEP v 1991.
 
Teórie všetkého, ktoré integrujú GUT a teóriu kvantovej gravitácie čelia veľkej prekážke, pretože žiadna teória kvantovej gravitácie, zahŕňajúca teóriu strún, slučkovú kvantovú gravitáciu a twistorovú teóriu nie je široko akceptovaná. Niektoré teórie hľadajú gravitón na skompletizovanie štandardného modelu, zatiaľ čo iné, ako slučková kvantová gravitácia, obsahujú možnosť, že samotný časopriestor môže byť jej kvantovým prejavom.
 
Niektoré teórie mimo štandardného modelu zahŕňajú hypotetickú piatu silu a hľadanie takejto sily pokračuje s experimentálnym výskumom vo fyzike. V supersymetrických teóriách sú častice, ktoré získavajú hmotnosť iba vďaka efektom rozpadu supersymetrie a tieto častíc, známe ako moduli môžu prenášať nové sily. Ďalším dôvodom pre hľadanie nových síl je nedávny objav zrýchľovania rozpínania vesmíru (t. j. [[tmavá energia]]). Práve preto je potrebné vysvetliť nenulovú [[Kozmologická konštanta|kozmologickú konštantu]] a možno aj inak modifikovať [[Všeobecná teória relativity|všeobecnú relativitu]]. predpokladá sa, že piata sila vysvetlí také javy ako [[Porušenie CP|porušenia CP]], tmavú hmotu a tmavú energiu.
 
== Referencie ==
 
==Pozri aj==
* [[Štandardnýštandardný model]]
** [[Silnásilná interakcia hmotných objektov]]
** [[Elektroslabáelektroslabá interakcia]]
** [[Slabáslabá interakcia hmotných objektov]]
 
* [[Gravitáciagravitácia]]
** [[Kvantovákvantová gravitácia]]
** [[Teóriateória strún]]
** [[Teóriateória všetkého]]
 
* [[Grandveľká Unifiedteória Theoryzjednotenia]] (GUT)
<!-- ** [[Gauge coupling unification]] -->
** [[Unifiedjednotná Fieldteória Theorypoľa]]
 
* [[Quintessence (physics)|Quintessencekvintesencia]], hypotetická [[piata sila]].
 
* ''Ľudia'': [[Isaac Newton]], [[James Clerk Maxwell]], [[Albert Einstein]], [[Richard Feynman]], [[Sheldon Lee Glashow]], [[Abdus Salam]], [[Steven Weinberg]], [[Gerardus ’t Hooft]], [[David Jonathan Gross]], [[Edward Witten]], [[Howard Georgi]]
 
== Zdroj ==
56 535

úprav